自1931年氧化硅氣凝膠問(wen)世以來(lai),陶(tao)(tao)瓷氣凝膠(jiao)就以其(qi)低密度(du)、高(gao)氣孔率、大的(de)比表面積、優異的(de)抗氧(yang)化(hua)(hua)性(xing)(xing)能(neng)和熱(re)穩定(ding)性(xing)(xing),在高(gao)溫隔熱(re)、催化(hua)(hua)劑載體、過濾和輕(qing)質結構材料(liao)等領域(yu)展現出廣泛的(de)應用(yong)前景。但(dan)是(shi),傳統的(de)陶(tao)(tao)瓷氣凝膠(jiao)基本(ben)都是(shi)由(you)(you)氧(yang)化(hua)(hua)物納米顆粒構成(cheng),其(qi)實(shi)際應用(yong)往往受限(xian)于(yu)陶(tao)(tao)瓷材料(liao)的(de)脆性(xing)(xing)和高(gao)溫下(xia)(xia)的(de)體積收(shou)縮(氧(yang)化(hua)(hua)硅氣凝膠(jiao)的(de)尺(chi)寸穩定(ding)溫度(du)在600℃以下(xia)(xia))。而陶(tao)(tao)瓷材料(liao)的(de)脆性(xing)(xing)是(shi)由(you)(you)于(yu)其(qi)強的(de)結合引起(qi)的(de),若想(xiang)改(gai)善其(qi)力學性(xing)(xing)能(neng),必(bi)須從材料(liao)的(de)微(wei)觀(guan)結構上(shang)下(xia)(xia)功夫。
針對上述問題,西安交通大學材料學院王紅潔教授課題組采用化學氣相沉積的方法,利用碳化硅陶瓷納米線的(de)(de)原位生長及(ji)自組裝,構(gou)筑了一種超輕(qing)、可壓縮回復(fu)、耐高溫的(de)(de)陶瓷氣(qi)凝(ning)膠。其密度僅(jin)為5mg/cm3,氣(qi)孔率高達(da)99.8%,最大可回復(fu)壓縮應變量(liang)超過70%,具有(you)優異的(de)(de)隔熱(re)(0.026 W/m·K)、耐火、抗(kang)氧(yang)化(hua)(空(kong)氣(qi)中可耐受2小(xiao)(xiao)時900℃的(de)(de)高溫)和耐高溫(惰(duo)性(xing)氣(qi)氛中可耐受2小(xiao)(xiao)時1500℃的(de)(de)高溫)性(xing)能。同時,該氣(qi)凝(ning)膠還(huan)表現出了良好(hao)的(de)(de)有(you)機溶劑選擇性(xing)吸附能力,吸附量(liang)達(da)到130-237g g-1,在污水(shui)處(chu)理(li)(li)和環境治(zhi)理(li)(li)方面也(ye)有(you)潛在應用價值。
該研究成果近日以“Ultralight, Recoverable, and High Temperature Resistant SiC Nanowire Aerogel”為題,在線發表于國際期刊ACS Nano(影響因子:13.942)。博士生蘇磊為論文第一作者,王紅潔教授為論文通訊作者,西安交大為唯一作者單位和通訊作者單位。
該工作得到了(le)國家(jia)自然科學基金的資助。